APLICACION DE LA MICROSCOPIA ELECTRONICA
DE BARRIOO AL ESTUDIO DEL CEMENTO
Patricio LYON*
Pablo KITTL *
RESUMEN
En el presente articulo se hace una breve comparacion
entre la microscop ia electronica de transmision y la mi
croscopia electronica de barrido ap1icadas al estudio de
fases y a1 proceso de hidratacion en el clinquer. Se mues
tran algunos resultados obtenidos con m uestras anhidras
y muestras hldratadas.
La tecnica de la microscopfa elecrrcnica de barrido ha comenzado a ser ampliamente usada en el estudio del cementa y sus propiedades.
Con fines com parativos es in teresan te re ferirse al m icroscopio electro nico de
tran sm isio n haciendo una breve descripcicn de su funcionamiento antes de hacer
un analisis de las aplicaciones del microscopio.de barrido al cemento. La base del
funcionamiento del microscopio e lectronico de rransm isio n es la �iguiente: a partirde un catodo de tungsteno caliente se generan electrones. Estos eleo.trones son
acelerados a 100 kv a traves del anodo. Las lentes condensadoras dan al haz
electrenico un diametro dado que incide sobre la muestra. Las lentes objetivoenfocan y agrandan la imagen la que finalmente vuelve a ser agrandada por las
lentes intermedias y proyectoras, para dar una imagen final sobre una pantallaf1uorescente. La figura 1 muestra el esquema del funcionamiento del microscopioelecrronico de transm ision 1.
Una ap licacie n de la tecnica anterior al estudio del cementa es la figura 2.
Se ohserva en ella gran cantidad de silicato dicalcico, presentando algunos de los
granos inclusiones en su interior. Para la ob rencicn de la imagen fue necesario
emplear en la muestra tecnicas de pulido, ataque con nital y replica. Mas detalles
de esta tecnica se pueden ver en la pub licacicn de Kittl et all.
*Investigadores de IDIEM.
ESTUDIO CEMENTO MICROSCOPIA ELECTRONICA BARRlDO 99
El fundamento del funcionamiento del microscopio de barrido es el siguiente:un haz de electrones se genera a partir de un filamento de tungsteno ubicado en el
extremo superior de una columna de vaclo. EI haz es acelerado y dirigido pormecanismos de optica e lecrro n ica sobre la muestra que se encuentra ubicada en la
base de la columna. EI haz barre la superficie de la muestra en las direcciones X e
Y, em itiendo se electrones secundarios. Estos electrones secundarios son detectados mediante un cristal de centelleo y un tubo fotomultiplicador. A co n tinu acionson enviados a un monitor de television donde se puede observar la imagen.
1CoII6n...ctrOnico
2Lon.c:ondentedor
3Lon.objetiva
5
Lon.proylC1ivo
Fig. 1. Esquema del microscopio electronice de transmision1•
Fig. 2. Silicato dicalcico en un cHnquer pulido y atacado con
nital. Microscopia de transmision2, 3000 :I.
La figura 3 muestra un esquema del microscopio elecrrcnico de barrido1,4.Mediante el microscopio e le c tro n ico de barrido se puede hacer un rapido
estudio de fases en el cllnquer sin que sea necesario, a diferencia de la m icroscop iade transm isio n, recurrir a tecnicas de pulido 0 replicas. Basta solamente recubrir
las superficies en estudio con una capa de carbon, para hacerlas electricamenre
conductoras. Otra de las ventajas que conviene destacar es la gran prolundidad de
campo del microscopio de barrido.
Una muestra de la ap lic ac io n al estudio de fases son las figuras 4 y 55.La figura 4 presenta una colonia de silicato dlcalcico de un clinquer fracturadosin ataque qu Irn ic o de ninguna naturaleza. Se observan adem as algunos granos de
silicato tricalcico, entre los granos de silicato dlcalcico.En la figura 5, hay gran cantidad de silica to tricalcico t1picamente alargado
de un clinquer que ha sido enfriado lentamente, del mismo tipo que el de lafigura 2. Solo ha sido recubierto por una peHcula de carbon.
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1. Filemento2. Anodo3. Lentes condensadores Iniclales4. Lentes condensadores finales5. Muestr.6. Generador de berrido7. Tubo de raves cetodiccs8. Amplificador de video9. Detector de senales
Fig. 3. Esquema del microscopio electronico de barrid03,4.
REVISTA DEL IDIEM vol, 12, nO 2, septiembre 1973
Fig. 4. CI(nquer de cemento. Microscopla de barrido de una
colonia de silicato dicalcic05, 7200 x ,
Fig. S. CHnquer de cemento. Microscopla de barrido de una colonia de silicatotricalcicos, 7200 x ,
Tarn b ie n ha sido usada en el estudio de superficies p u lid as y atacadas con
reactivos quimicos. La figura 6 muestra un clinquer pulido y atacado con nital al1o/u durante un tiempo de 10 segundos en I" cual se d e s t a c a n n it id am e n t e e l silicato tr ic alcic o y las fases vitreas 7.
ESTliDIO CEMENTO MICROSCOPIA ELECTRONICA BARRIDO 101
Fig. 6. Clinquer pulido y atacado con nita!. Silicato rricalcico con nucleos de
crecimiento. Microscopia de barrid o ", 2500 x.
Pig. 7. Pro d uc to s de hidra rac icn de un clinquer atacado por la humedad ambiente.Micro vc o p ia de barridos, 5200 x ,
102 REVISTA DEL IDIEM vol, 12, nO 2, septiembre 1973
La m icrosco p ia de barrido ade rn as ha sido utilizada en el estudio del fenome
no de la hidraracicn en el cemento. En tse los trabajos realizados en esta d ireccion
se destaca el de Williamson6 quien se manifiesta partidario de la teoria de hidrata
cion de Le Chatelier, que en lineas generales sostiene que la tobermorita y la
portlandita crecen como los cristales en un liquido saturado y sobre enfriado.
Williamson en su extenso trabajo, utilizando de preferencia observaciones sobre
clinquer hidratado y sometido a fractura a diferentes tiem pos de fraguado, pareeeconfirmar la teoria expuesta por Le Chatelier, aunque esta merece fuertes reparosa uno de los autores de este trabajo?
La Figura 75 muestra un clinquer en que la h id rat ac io n se ha producido por
la humedad del medio ambiente, con la presencia de abundante material hidratado.
Es muy- probable que la teoria de la h id ra tac io n y el origen de la resisteneia
m ec inica de los hormigones, atribuida por unos a las fuerzas de van der Waals y
por otros al efecto de fibra, reciba en los pro x im os afi os aportes decisivos de partede esta nueva tecnica.
AgradecimientosA Mariana Ramos P. por su exeelente y constante c o lab or ac io n en el trahajo foto
grafico.
BIBLIOGRAFIA
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7. KITTL, P., Y CASTRO, H. En pub lic ac ie n.
APPLICATION OF SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
TO THE STUDY OF HYDRATED CEMENT
SUMMARY:
A brief comparison is made between transm ission and scanning electron micro
scopy as applied to the study of phases and hydration processes in cement clinker.Some results obtained with both unhydrated and hydrated samples are presented.